JPS5877102A - ガスタ−ビン円板内の熱応力及び熱膨張を同時に制御するための装置 - Google Patents
ガスタ−ビン円板内の熱応力及び熱膨張を同時に制御するための装置Info
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- JPS5877102A JPS5877102A JP57178961A JP17896182A JPS5877102A JP S5877102 A JPS5877102 A JP S5877102A JP 57178961 A JP57178961 A JP 57178961A JP 17896182 A JP17896182 A JP 17896182A JP S5877102 A JPS5877102 A JP S5877102A
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- F01D11/00—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages
- F01D11/08—Preventing or minimising internal leakage of working-fluid, e.g. between stages for sealing space between rotor blade tips and stator
- F01D11/14—Adjusting or regulating tip-clearance, i.e. distance between rotor-blade tips and stator casing
- F01D11/20—Actively adjusting tip-clearance
- F01D11/24—Actively adjusting tip-clearance by selectively cooling-heating stator or rotor components
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
- F01D5/00—Blades; Blade-carrying members; Heating, heat-insulating, cooling or antivibration means on the blades or the members
- F01D5/02—Blade-carrying members, e.g. rotors
- F01D5/08—Heating, heat-insulating or cooling means
- F01D5/081—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades
- F01D5/082—Cooling fluid being directed on the side of the rotor disc or at the roots of the blades on the side of the rotor disc
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はガスタービン円板の熱応力と熱膨張を同時に制
御するための装置に係る。
御するための装置に係る。
ガスタービン円板を温度調節する九めには1壕ざ★な方
法が全知である。
法が全知である。
BENNES MARREL株式金社が19金線年9月
218に出願したフランス特許第1593039号はガ
スタービン冷却用のさまざ壇なタイプの装置を記載して
いる。このような冷却装置において、圧縮機から生じる
冷気は円板のり五に相対して位置する継手と同じ高さに
開く適iit管路によって該り^の方向へ誘導される。
218に出願したフランス特許第1593039号はガ
スタービン冷却用のさまざ壇なタイプの装置を記載して
いる。このような冷却装置において、圧縮機から生じる
冷気は円板のり五に相対して位置する継手と同じ高さに
開く適iit管路によって該り^の方向へ誘導される。
熱気はこの円板と結合すゐ分配器の正面に1取)出され
る。
る。
こO熱気の一部は円板のリムの外側部分上に直接送られ
残りの熱気拡上述の継手から出る冷気と混合されゐ、圧
縮気からとり出された冷気はタービンの2枚の円板の相
対面間に介在する濃形寵内に導入される。この電O内馬
壁はほぼ放射状を表す隔11によって分離され大他の2
つ0III形童内にこれらのll形寵から洩出する冷気
が円板の相対する21mを掃引するようにして−く孔を
含む、第二の円板の今一方の面自体は排気管と接触して
循環する空気と大気との温合気から生ずる気#IKよっ
て掃引される。すべてこれらの配置は多少とも不統一で
はあるが1枚又は数枚のガスタービン円板のりムを温度
調整するためにさ壕ざまな源の混合形又は非混合形の熱
気及び/又は冷気を利用している。上述の各種の装置拡
轡にガスタービンOToらかじめ定められ九作動周期の
いくつかの時点で円板を1秋毎に系統的に温度調整する
ことを可能ならしめるものではないこと社明らかである
。
残りの熱気拡上述の継手から出る冷気と混合されゐ、圧
縮気からとり出された冷気はタービンの2枚の円板の相
対面間に介在する濃形寵内に導入される。この電O内馬
壁はほぼ放射状を表す隔11によって分離され大他の2
つ0III形童内にこれらのll形寵から洩出する冷気
が円板の相対する21mを掃引するようにして−く孔を
含む、第二の円板の今一方の面自体は排気管と接触して
循環する空気と大気との温合気から生ずる気#IKよっ
て掃引される。すべてこれらの配置は多少とも不統一で
はあるが1枚又は数枚のガスタービン円板のりムを温度
調整するためにさ壕ざまな源の混合形又は非混合形の熱
気及び/又は冷気を利用している。上述の各種の装置拡
轡にガスタービンOToらかじめ定められ九作動周期の
いくつかの時点で円板を1秋毎に系統的に温度調整する
ことを可能ならしめるものではないこと社明らかである
。
19フ4$11月5日出願のフランス特許出願第229
0874号は同じ1秋opniの両側に別AO管路によ
って送られてくる熱気と冷気02つの気流の混合気が背
後に導入される2枚の有孔板を具備するガスタービン装
置を記載している。ζζでは前記の鋼I[O孔から出る
温合気は円板の相対面のりム付近を掃引する。
0874号は同じ1秋opniの両側に別AO管路によ
って送られてくる熱気と冷気02つの気流の混合気が背
後に導入される2枚の有孔板を具備するガスタービン装
置を記載している。ζζでは前記の鋼I[O孔から出る
温合気は円板の相対面のりム付近を掃引する。
同じ出願人のフランス特許1112280791−1)
及び第2467292号はガスタービンの回転子の羽根
と固定子の対向壁との間の遊隙を自動的に調節すゐ一装
置を記載している。この調節は適iな方法で温度調整し
た加熱用又は冷却用エアジェツトを固定子内壁の外面に
噴射することによって得られる。
及び第2467292号はガスタービンの回転子の羽根
と固定子の対向壁との間の遊隙を自動的に調節すゐ一装
置を記載している。この調節は適iな方法で温度調整し
た加熱用又は冷却用エアジェツトを固定子内壁の外面に
噴射することによって得られる。
これらの温度調整用エアジェツトは回転子の羽根−゛ヘ
に接触するに紘至らずt九円板と接触
することもできない。
に接触するに紘至らずt九円板と接触
することもできない。
lスタービン円板の温i調整用として知られる一Ii壇
ざtな方法のうち最も有効なものは円板の!面のうちの
少くと41面をエアジェツトで叩くという方法であろう
、ヒれについては” Journal ofH@at
’i’ransf@r” (1977Q 1179号第
9in6sa頁−667貰)誌KM@tgg@r及びG
roahowsky両氏によって侘表された論文を参照
されたい。
ざtな方法のうち最も有効なものは円板の!面のうちの
少くと41面をエアジェツトで叩くという方法であろう
、ヒれについては” Journal ofH@at
’i’ransf@r” (1977Q 1179号第
9in6sa頁−667貰)誌KM@tgg@r及びG
roahowsky両氏によって侘表された論文を参照
されたい。
本l&羽の主友る1的はガスタービン円板内にその熱的
慣性の良め41にタービンの作動の推移位相中にあられ
れる熱応力並びに熱膨張を制御することである。夷−タ
ービンの加速位相毎に回転子の゛円板は回転子の羽根中
これらの羽根をと1sむ固定子Oカバーよpはるかに緩
やかに膨張する。そのため羽根と固定子との間に比較的
大きな遊隙の増加が生じさらにそれによって機械的性能
が低下す為結果となる。逆に減速位相に於いては回転千
円*Fi回転子よp緩やかに収縮し、そ〇九め組立時K
)1m111量を大きく見越しておく結果となる(ある
いは、結局同じことだが、摩擦部分の摩耗による過渡位
相に於ける遊隙の増加が生じる)、これらの因子はいず
れも安定し九機能状態においては遥諌の遊−をもたらす
結果となシこれが機械の性能を低下させるであろう。
慣性の良め41にタービンの作動の推移位相中にあられ
れる熱応力並びに熱膨張を制御することである。夷−タ
ービンの加速位相毎に回転子の゛円板は回転子の羽根中
これらの羽根をと1sむ固定子Oカバーよpはるかに緩
やかに膨張する。そのため羽根と固定子との間に比較的
大きな遊隙の増加が生じさらにそれによって機械的性能
が低下す為結果となる。逆に減速位相に於いては回転千
円*Fi回転子よp緩やかに収縮し、そ〇九め組立時K
)1m111量を大きく見越しておく結果となる(ある
いは、結局同じことだが、摩擦部分の摩耗による過渡位
相に於ける遊隙の増加が生じる)、これらの因子はいず
れも安定し九機能状態においては遥諌の遊−をもたらす
結果となシこれが機械の性能を低下させるであろう。
本li@に従うガスタービン円板内の熱応力並びに熱膨
張を抑制する九めの装置は円板の2つの面の少くとも1
面をエアジェツトによって叩くための公知の手段を含む
。本装置線円板O少くとも1面の所定の区域に対し僅か
な距離に41に円板のりムに対し及びその厚みのある内
側部分[1Bって固定され九有孔鋼板を含む。本装置は
圧縮機又はタービンの前段階に於いて冷気及び熱気を取
り出し各加速位相O幽初に於いては円板のリム方向に冷
気を円板の内側厚み部分の方向には熱気を、各減速位相
の際には骸すム方肉に熱気を該内側厚み部分方向には冷
気を各々対応する有孔鋼板を介して噴射するための抽気
切換えを可能ならしめる手段が具備されておシ、エア噴
射孔の数、配置及び寸法は円板1の対応面の牛後方向へ
向かう温度勾配を各作動位相内で可能なかぎり下げるよ
うにして選定されることを特徴とする。
張を抑制する九めの装置は円板の2つの面の少くとも1
面をエアジェツトによって叩くための公知の手段を含む
。本装置線円板O少くとも1面の所定の区域に対し僅か
な距離に41に円板のりムに対し及びその厚みのある内
側部分[1Bって固定され九有孔鋼板を含む。本装置は
圧縮機又はタービンの前段階に於いて冷気及び熱気を取
り出し各加速位相O幽初に於いては円板のリム方向に冷
気を円板の内側厚み部分の方向には熱気を、各減速位相
の際には骸すム方肉に熱気を該内側厚み部分方向には冷
気を各々対応する有孔鋼板を介して噴射するための抽気
切換えを可能ならしめる手段が具備されておシ、エア噴
射孔の数、配置及び寸法は円板1の対応面の牛後方向へ
向かう温度勾配を各作動位相内で可能なかぎり下げるよ
うにして選定されることを特徴とする。
本尭1iJiK従う装置はそれ故タービンの加速位相に
於いて円板の内側厚み部分の膨張を促進させることによ
って円板りムの膨張を鈍らせさらに各滅這位相に於いて
円板内側厚み部+0収細を促進させることによって円板
りムの収縮を鈍化させることを可能ならしめる。即ちタ
ービンの各作動推移位相に於いて円板の牛後方向に向か
う温度勾配から生じる可能性のある熱応力を除去するK
は至らすとも減少するようにしてこの勾配を可能なかぎ
シ下げ石ことが可能になる。その結果円板の痔命を延長
しさらに安定作動状態に於いてタービンの性能を向上さ
せるようにして回転子の羽根と固定子の間oiaysが
可能な限り縮小される仁とが明瞭である。
於いて円板の内側厚み部分の膨張を促進させることによ
って円板りムの膨張を鈍らせさらに各滅這位相に於いて
円板内側厚み部+0収細を促進させることによって円板
りムの収縮を鈍化させることを可能ならしめる。即ちタ
ービンの各作動推移位相に於いて円板の牛後方向に向か
う温度勾配から生じる可能性のある熱応力を除去するK
は至らすとも減少するようにしてこの勾配を可能なかぎ
シ下げ石ことが可能になる。その結果円板の痔命を延長
しさらに安定作動状態に於いてタービンの性能を向上さ
せるようにして回転子の羽根と固定子の間oiaysが
可能な限り縮小される仁とが明瞭である。
本発明に従う装置の好ましい具体例で社有孔鋼板の少く
ともいくつかの表面に円板と相対する分配室が設けられ
ている。この分配室はほぼ外周方向に配置されえ隔壁に
よって独立し喪数室に分割されることができ、これらの
電社円板の半径方向に等間隔に並べられそれぞれ異なる
温度の空気流を供給される。少くとも1枚の固定有孔鋼
板がその両面上の熱勾配を調節するようKして円板のリ
ムの各面と相対して職付けられる。さらに鋏円板の内側
ボス部をとり囲む有孔鋼板はこの円1[KIi定される
ようにして取付けることができる。この具体例で社有孔
鋼板は圧縮機の胴部と円板の穴を貫く中心軸管との間の
間隙から発する気流を供給されることができる。
ともいくつかの表面に円板と相対する分配室が設けられ
ている。この分配室はほぼ外周方向に配置されえ隔壁に
よって独立し喪数室に分割されることができ、これらの
電社円板の半径方向に等間隔に並べられそれぞれ異なる
温度の空気流を供給される。少くとも1枚の固定有孔鋼
板がその両面上の熱勾配を調節するようKして円板のリ
ムの各面と相対して職付けられる。さらに鋏円板の内側
ボス部をとり囲む有孔鋼板はこの円1[KIi定される
ようにして取付けることができる。この具体例で社有孔
鋼板は圧縮機の胴部と円板の穴を貫く中心軸管との間の
間隙から発する気流を供給されることができる。
本発明の好ましい具体Ilt例として添付[1110略
図を参照して以下に説明する。
図を参照して以下に説明する。
第1図では符号tFiガスタービンの円板を指す。
符号1aは円板のりムを指し、円板の外周上に羽根列九
とオーば2が固定されている。 lbは円板1のディス
ク部を1cii円1[0内側厚み部分で「ボス」と4呼
ばれる部分を指す0例として示したガスタービンの具体
例ではボス1cは圧縮機胴部3と円板1の穴1dを貫通
する中心軸管40間の間隙内に嵌合する0円板はさらに
2個の円周7ランジ1人及びIBを含むφこれらの7ラ
ンジは適轟な任意の手段If#にボルトによって部品3
及び4へのそれぞれ0Iiil定を可能にする。
とオーば2が固定されている。 lbは円板1のディス
ク部を1cii円1[0内側厚み部分で「ボス」と4呼
ばれる部分を指す0例として示したガスタービンの具体
例ではボス1cは圧縮機胴部3と円板1の穴1dを貫通
する中心軸管40間の間隙内に嵌合する0円板はさらに
2個の円周7ランジ1人及びIBを含むφこれらの7ラ
ンジは適轟な任意の手段If#にボルトによって部品3
及び4へのそれぞれ0Iiil定を可能にする。
本発明によれば2枚の有孔鋼板5A及び5Bは円板lの
りム1aとディスク部1bの両面に相対して固定畜れて
いる。これらの有孔鋼板のそれぞれは実際上円形の樋の
形状をなし、その軸方肉牛平面断面は第1図に示す形状
をなし、これは例えば鋼、[5ムの有孔部分と円板1の
最も接近し九部分とOMK一定幅のはぼ円形をなす間隙
を残すようにして円Illの部分1a及び1bの対応面
の同一面内に於ける形状と適合させである。さらに円形
樋の形状をなす有孔鋼1[5A及び5Bのそれぞれはタ
ービンの固定部材に固定されゐ、4tK鋼板5ムはその
最も外側の縁部で円板、!と連結する分配器の支持&6
KII定されま良その最も内側の縁部でラビリンス継手
8の支持板7に固定される。
りム1aとディスク部1bの両面に相対して固定畜れて
いる。これらの有孔鋼板のそれぞれは実際上円形の樋の
形状をなし、その軸方肉牛平面断面は第1図に示す形状
をなし、これは例えば鋼、[5ムの有孔部分と円板1の
最も接近し九部分とOMK一定幅のはぼ円形をなす間隙
を残すようにして円Illの部分1a及び1bの対応面
の同一面内に於ける形状と適合させである。さらに円形
樋の形状をなす有孔鋼1[5A及び5Bのそれぞれはタ
ービンの固定部材に固定されゐ、4tK鋼板5ムはその
最も外側の縁部で円板、!と連結する分配器の支持&6
KII定されま良その最も内側の縁部でラビリンス継手
8の支持板7に固定される。
本発明の別の特徴によれば分配*Fi円板lと対向する
有孔鋼板shtvw上に設けられている。lll示の具
体例では有孔鋼I[5ムによって壁が形成されるこの分
配器19は同IIK円形をなし、有孔鋼板6Aの断面に
適合させ大断面を持つ第二の鋼板10によっても境界を
つけられており該*9に対し2つOSSム及び10と全
方向に於いて−直にほぼM則的な寸法を与えるようKn
つている。さらKこの具体例ては分配室9は2本の導管
から気tIIO供給を受ける。即ち一方011mは圧着
機(図示していない)の任意の段から生ずる例えば冷気
を導き他方の導管11bは例えばタービン自体の―段0
1つから生ずる熱気を導く0図示しない1動装置の制御
すゐ弁12m及び12bはそれすれ導管111及び11
bPgにこれらの導管を貫流する流体の各々の吐出量を
制御するようにして釧々に挿入されてい為1例えば熱気
FilllloO形を呈する有孔鋼板の内部に導管11
bKよって導かれ冷気は導管11畠によ)分配室9内に
導入される1分配IJ[9KFi例えば13のような開
口によって熱気も導入される。
有孔鋼板shtvw上に設けられている。lll示の具
体例では有孔鋼I[5ムによって壁が形成されるこの分
配器19は同IIK円形をなし、有孔鋼板6Aの断面に
適合させ大断面を持つ第二の鋼板10によっても境界を
つけられており該*9に対し2つOSSム及び10と全
方向に於いて−直にほぼM則的な寸法を与えるようKn
つている。さらKこの具体例ては分配室9は2本の導管
から気tIIO供給を受ける。即ち一方011mは圧着
機(図示していない)の任意の段から生ずる例えば冷気
を導き他方の導管11bは例えばタービン自体の―段0
1つから生ずる熱気を導く0図示しない1動装置の制御
すゐ弁12m及び12bはそれすれ導管111及び11
bPgにこれらの導管を貫流する流体の各々の吐出量を
制御するようにして釧々に挿入されてい為1例えば熱気
FilllloO形を呈する有孔鋼板の内部に導管11
bKよって導かれ冷気は導管11畠によ)分配室9内に
導入される1分配IJ[9KFi例えば13のような開
口によって熱気も導入される。
熱気上冷気は温度調整されたエアジェツトの形で鋼aS
^の孔から出る以#に分配室9内で混合され、エアジェ
ツトは円−1の最も接近し九面即ち籍にりム1mとディ
スク部1bの面と相対する部分を叩く、同様の配置が鋼
[SBの孔を通して円1[]の今一方の面に気流を供給
する大め実施されている。よ〕簡単にするには、第1図
に示す如く円形の樋の形状の有孔鋼板5BFi例えば導
管11m及び11bの少くと41個の分路(図示しない
)Kよって直接供給されるようKする仁とで分配室の配
設を断念することもできる。
^の孔から出る以#に分配室9内で混合され、エアジェ
ツトは円−1の最も接近し九面即ち籍にりム1mとディ
スク部1bの面と相対する部分を叩く、同様の配置が鋼
[SBの孔を通して円1[]の今一方の面に気流を供給
する大め実施されている。よ〕簡単にするには、第1図
に示す如く円形の樋の形状の有孔鋼板5BFi例えば導
管11m及び11bの少くと41個の分路(図示しない
)Kよって直接供給されるようKする仁とで分配室の配
設を断念することもできる。
変形例では分配室9は第111に点−で示し符号14を
付しであるようなはけ円周方向を向い良隔壁によって独
立した教室に分割される。これらの電嬬円板1の径方向
に並び、最も外側の寵紘導管11a I/Cよって直接
的に給気され、−1最4内側の電は導管11b Kよっ
て13のような孔を介して給気される。この配置法は円
板lのりム11の方向とディスク1bの方向にそれぞれ
異なる温度の空気流を送ることを町−ならしめる4ので
あることが理解されよう。
付しであるようなはけ円周方向を向い良隔壁によって独
立した教室に分割される。これらの電嬬円板1の径方向
に並び、最も外側の寵紘導管11a I/Cよって直接
的に給気され、−1最4内側の電は導管11b Kよっ
て13のような孔を介して給気される。この配置法は円
板lのりム11の方向とディスク1bの方向にそれぞれ
異なる温度の空気流を送ることを町−ならしめる4ので
あることが理解されよう。
本発明の別の特徴によれば有孔鋼板15A、ISB及び
15Cは肉かい合う有孔鋼板に対して1直方向にはぼ一
定の幅の自由空間管内儒厚み部分即ちポス1cの周l!
に設けることKよって皺ポスを蔽うようKして取付けら
れている。第1IIO具体例で嬬有孔鋼1[15A社あ
t〕深くない円形機の形をしておplその孔をあけ大部
分がポスleo対応面とへぼ平行であるようにして配置
されている。有孔鋼1[15Aの最も外側O縁はタービ
ン軸と−直な面に一種の7ランジを形成し、この7ラン
クは例えば図示しないボルトによって一方では円板の円
周7ランリlムと同じ形状の先端と他方で線圧縮機Pラ
ム3の先端に設けられた同じ形状の7ランゾとの間に園
電される。ヒれらの有孔鋼[1m1B及び15C嬬本具
体例では単一ブロクつて、2つの孔をあけた部分、即ち
一方はポス1cの相対面とはぽ平行な部分l5B111
71tlfXJIII−)I J) 円1j 1 (D
tfJ1dトfiffJ!行な部分15C1を有するよ
うにして作られてい為、勿論鋼*S材15B−150は
円形形状をなす、その最も外@O緑はタービン軸と−直
な面でフランジを形成する。この7ランクは有孔鋼[1
5Aの7ランジと岡橡一方では円板1の円周7ランジI
Bの相対的に構成され喪先端と他方では穴1dを通る中
心軸管4の先端と一体の部品16の最外周に設けられた
同一形状の7ランジとの関に固定される。その孔をあけ
大部分15Cの先で鋼板部材は例えば図示しないボルト
によって孔をあけ素鋼板15Aの最4内側の縁に固定さ
れ石、ζOII定点の先で孔をあけた鋼板15Ca円錨
台形部材によって弧長され、この部材は第1図の左側に
向かつて集中し開口17が設けられている。孔をあけた
鋼板150のこの延長部の先端は第1図の左側の外にあ
砂何らかの適切な手段により中心軸管4の対応区域に固
定され、中心軸管は孔をあけ丸鋼[150からはぼ一定
の距離を保って円板1の穴1dを通過する。先に説明し
、符号11a、llb、12m、 12bで示した部品
と類似の図示しない公知の手段により、冷気、熱気ある
いは冷熱混合気を調節温度で圧縮機ドラム3と有孔鋼板
15Cの円錐台形延長部の間の円形間隔内に任意に送り
込むことを可能ならしめる。この空気流の一部鉱鋼板1
5ムの孔を通過して前述の円形空間から洩れ出てボスI
Cの対応面を叩くエアジェツトと同@変のジェットを形
成する。
15Cは肉かい合う有孔鋼板に対して1直方向にはぼ一
定の幅の自由空間管内儒厚み部分即ちポス1cの周l!
に設けることKよって皺ポスを蔽うようKして取付けら
れている。第1IIO具体例で嬬有孔鋼1[15A社あ
t〕深くない円形機の形をしておplその孔をあけ大部
分がポスleo対応面とへぼ平行であるようにして配置
されている。有孔鋼1[15Aの最も外側O縁はタービ
ン軸と−直な面に一種の7ランジを形成し、この7ラン
クは例えば図示しないボルトによって一方では円板の円
周7ランリlムと同じ形状の先端と他方で線圧縮機Pラ
ム3の先端に設けられた同じ形状の7ランゾとの間に園
電される。ヒれらの有孔鋼[1m1B及び15C嬬本具
体例では単一ブロクつて、2つの孔をあけた部分、即ち
一方はポス1cの相対面とはぽ平行な部分l5B111
71tlfXJIII−)I J) 円1j 1 (D
tfJ1dトfiffJ!行な部分15C1を有するよ
うにして作られてい為、勿論鋼*S材15B−150は
円形形状をなす、その最も外@O緑はタービン軸と−直
な面でフランジを形成する。この7ランクは有孔鋼[1
5Aの7ランジと岡橡一方では円板1の円周7ランジI
Bの相対的に構成され喪先端と他方では穴1dを通る中
心軸管4の先端と一体の部品16の最外周に設けられた
同一形状の7ランジとの関に固定される。その孔をあけ
大部分15Cの先で鋼板部材は例えば図示しないボルト
によって孔をあけ素鋼板15Aの最4内側の縁に固定さ
れ石、ζOII定点の先で孔をあけた鋼板15Ca円錨
台形部材によって弧長され、この部材は第1図の左側に
向かつて集中し開口17が設けられている。孔をあけた
鋼板150のこの延長部の先端は第1図の左側の外にあ
砂何らかの適切な手段により中心軸管4の対応区域に固
定され、中心軸管は孔をあけ丸鋼[150からはぼ一定
の距離を保って円板1の穴1dを通過する。先に説明し
、符号11a、llb、12m、 12bで示した部品
と類似の図示しない公知の手段により、冷気、熱気ある
いは冷熱混合気を調節温度で圧縮機ドラム3と有孔鋼板
15Cの円錐台形延長部の間の円形間隔内に任意に送り
込むことを可能ならしめる。この空気流の一部鉱鋼板1
5ムの孔を通過して前述の円形空間から洩れ出てボスI
Cの対応面を叩くエアジェツトと同@変のジェットを形
成する。
残夛の空気流は17のような開口によって中心軸管4と
有孔鋼1[15Cとの間の狭い円形間隔内に入り込む、
開口1γを通過し喪中気流の最初の一部は鋼111SC
の孔を通過して前記の円形間隔から洩れ出す、この際円
IIIの大1dの円筒形の内面を叩くエアジェツトの形
をとり、一方同じ空気流の第二の部分は有孔鋼板15B
と部品16の対応する部分との間の間隔内に浸入しこの
部品は前記O室9と類似の分配電を形成し、この室から
空気流の皺第二の部分が鋼[15Bの孔を介して洩出し
、ボスICの対応面を叩くエアジェツトを形成する。
有孔鋼1[15Cとの間の狭い円形間隔内に入り込む、
開口1γを通過し喪中気流の最初の一部は鋼111SC
の孔を通過して前記の円形間隔から洩れ出す、この際円
IIIの大1dの円筒形の内面を叩くエアジェツトの形
をとり、一方同じ空気流の第二の部分は有孔鋼板15B
と部品16の対応する部分との間の間隔内に浸入しこの
部品は前記O室9と類似の分配電を形成し、この室から
空気流の皺第二の部分が鋼[15Bの孔を介して洩出し
、ボスICの対応面を叩くエアジェツトを形成する。
本発明によれば鋼1[5A、 5B、 15A、 15
B及び1!SCが具備するエア放射口の数、特に径方向
の配置並びに寸法は円板の対応面の径方向に於ける温度
勾配をできる限り下げるように選定される。この円板の
対応面とは有孔鋼[5A及びl5BKつぃては円板リム
1aとディスク部1bとの対応面、有孔鋼板15A11
1SR及び15CIC)イテld円板ボス1aO対応面
である。**円板の限定部分の冷却ないし加熱は骸区域
を叩くエアジェツトの温度ばか〕でなくこれらジェット
の数及び吐…量に4影響をうけるであろうことは明らか
である。ヒれらは41に対応する鋼I[O孔の寸法に左
右されゐ。
B及び1!SCが具備するエア放射口の数、特に径方向
の配置並びに寸法は円板の対応面の径方向に於ける温度
勾配をできる限り下げるように選定される。この円板の
対応面とは有孔鋼[5A及びl5BKつぃては円板リム
1aとディスク部1bとの対応面、有孔鋼板15A11
1SR及び15CIC)イテld円板ボス1aO対応面
である。**円板の限定部分の冷却ないし加熱は骸区域
を叩くエアジェツトの温度ばか〕でなくこれらジェット
の数及び吐…量に4影響をうけるであろうことは明らか
である。ヒれらは41に対応する鋼I[O孔の寸法に左
右されゐ。
本発v4に従う上述の装置の作動方式拡以下の如くであ
る。タービンの各加速位相O初めに弁12bが閉じられ
前記の自動装置が弁12mを一時的に開く。その方法拡
圧縮機の段からと〕出された冷気を導管11a Kよっ
て分配電9に送り込む仁とができるように行われ、この
分配電から仁の空気流は鋼板5Aの孔を冷気ジェットの
形で洩出し、2で示すような羽根の基部、円1[1のリ
ム1m及びディスク部1bの左側の面(第1図参照)を
叩く、同時に前述の手段KI[似の手段が冷気ジェット
によって円1[1と同じ部材の右側面を叩く仁とを可能
にする。仁の場合冷気流は鋼1[5Bの孔を出る。詳し
く述べる1ltjない同様の手段が熱気又は冷熱墨合気
をあらかじめ定められ九温度で圧縮機30ドラムと第1
図の左側へ向かう有孔鋼*15Cの円錐台形延長部との
間の円形空間内に同時に送)込むことを可能にする0以
上の結果として適轟な温度の再加熱エアジェツト社鋼板
18ム、 1!IB、 15CO孔を介して円1[1の
ポスtcO左右面、穴1dの内面tそrtぞれ叩く、第
28の線図ではタービンの作動サイクルの一定瞬間tに
於けゐ円板1の一定部分の温度Tを縦座標にとる。時間
インターバルムはタービンの加這位相に対応し、時間り
のインターノ電ル嬬滅這位mK対応する。鎖線のカーブ
JO及びPOは本斃IjIK従う温度調整装置が使われ
てい攻いと仮定して、一方では円4[1の区域1a及び
1bの温度、他方で拡ボス1llaの温度の変化をそれ
ぞれあられす、*−のカーブJ及びPは逆に先に述ぺた
温度調整装置が円[1の部分1m及び1bを再冷し内側
部分1cを再熱するため特に各加速段階0轟初で用いら
れる時に得られる。加速位相ムの瞬間tIKカーデJ及
びPの相対する点の間の温度範囲Tは、本発明に従う温
度調整装置が使用されない場合に得られるであろうカー
ブJO及び20間の対応する温度範囲4つよ)著しく低
い。それ故この装置の使用は円板1のさ會ざ★な区域が
受ける熱応力と熱膨張の大きな減少を保証し、従って装
置の寿命を増加させる。一方ではタービン0円Illに
よって支持され九2で示すような羽根の先端と他方では
加速位相において相対する固定子との間の遊隙をあらか
じめ設定することも可能である。従って本発明に従う調
整装置がない場合この遊I!I#iタービンの過渡作動
状態においては調整されることができない。最終的に可
能なことはこの遊隙を非常に正確に決定し、それKよっ
てタービンをその性能の観点から最適条件内で作動させ
ることを可能にするということである。
る。タービンの各加速位相O初めに弁12bが閉じられ
前記の自動装置が弁12mを一時的に開く。その方法拡
圧縮機の段からと〕出された冷気を導管11a Kよっ
て分配電9に送り込む仁とができるように行われ、この
分配電から仁の空気流は鋼板5Aの孔を冷気ジェットの
形で洩出し、2で示すような羽根の基部、円1[1のリ
ム1m及びディスク部1bの左側の面(第1図参照)を
叩く、同時に前述の手段KI[似の手段が冷気ジェット
によって円1[1と同じ部材の右側面を叩く仁とを可能
にする。仁の場合冷気流は鋼1[5Bの孔を出る。詳し
く述べる1ltjない同様の手段が熱気又は冷熱墨合気
をあらかじめ定められ九温度で圧縮機30ドラムと第1
図の左側へ向かう有孔鋼*15Cの円錐台形延長部との
間の円形空間内に同時に送)込むことを可能にする0以
上の結果として適轟な温度の再加熱エアジェツト社鋼板
18ム、 1!IB、 15CO孔を介して円1[1の
ポスtcO左右面、穴1dの内面tそrtぞれ叩く、第
28の線図ではタービンの作動サイクルの一定瞬間tに
於けゐ円板1の一定部分の温度Tを縦座標にとる。時間
インターバルムはタービンの加這位相に対応し、時間り
のインターノ電ル嬬滅這位mK対応する。鎖線のカーブ
JO及びPOは本斃IjIK従う温度調整装置が使われ
てい攻いと仮定して、一方では円4[1の区域1a及び
1bの温度、他方で拡ボス1llaの温度の変化をそれ
ぞれあられす、*−のカーブJ及びPは逆に先に述ぺた
温度調整装置が円[1の部分1m及び1bを再冷し内側
部分1cを再熱するため特に各加速段階0轟初で用いら
れる時に得られる。加速位相ムの瞬間tIKカーデJ及
びPの相対する点の間の温度範囲Tは、本発明に従う温
度調整装置が使用されない場合に得られるであろうカー
ブJO及び20間の対応する温度範囲4つよ)著しく低
い。それ故この装置の使用は円板1のさ會ざ★な区域が
受ける熱応力と熱膨張の大きな減少を保証し、従って装
置の寿命を増加させる。一方ではタービン0円Illに
よって支持され九2で示すような羽根の先端と他方では
加速位相において相対する固定子との間の遊隙をあらか
じめ設定することも可能である。従って本発明に従う調
整装置がない場合この遊I!I#iタービンの過渡作動
状態においては調整されることができない。最終的に可
能なことはこの遊隙を非常に正確に決定し、それKよっ
てタービンをその性能の観点から最適条件内で作動させ
ることを可能にするということである。
もし瞬間1.(第2図)に於いてタービンが定常作動状
態に達しており、さらに減速位相りがこの同じ瞬間Kl
!始されると仮定すれば、前述のような本発明に従う温
度調整装置はただちに前記の自動装置によって41に弁
12bを開き弁lハを閉止状態に保つように切換えられ
る。この際鋼板10によって三方側で限定され九円形璽
の内部に浸入するのは熱気てあり、仁の熱気は分配電9
内の13のような開口を通過し、ついでそこから鋼板5
Aの孔を通って出てい自、ジェットの形で円板10部材
2と相対する区域を叩きこれらの区域を再加熱する。同
様の装置が熱気を有孔鋼[58に供給する。1iilj
様の装置がさらに圧縮機3のドラムと有孔鋼板15CO
円錐台形嬌長部との間の円形空間内に冷気流を送〕込み
、この冷気源は同量の再冷エアジェツトの影で鋼板の孔
15A、15B及びISCを介して円1110ポス1@
の三つの面を叩く、勿論例えば分配電9に対しタービン
の帥段又はその分配器からとヤ出され良熱気を送り込む
かわシK、骸分配電9内に導管11aKよって圧縮機か
らとり出される冷気を同時に送p込むことが可能である
。
態に達しており、さらに減速位相りがこの同じ瞬間Kl
!始されると仮定すれば、前述のような本発明に従う温
度調整装置はただちに前記の自動装置によって41に弁
12bを開き弁lハを閉止状態に保つように切換えられ
る。この際鋼板10によって三方側で限定され九円形璽
の内部に浸入するのは熱気てあり、仁の熱気は分配電9
内の13のような開口を通過し、ついでそこから鋼板5
Aの孔を通って出てい自、ジェットの形で円板10部材
2と相対する区域を叩きこれらの区域を再加熱する。同
様の装置が熱気を有孔鋼[58に供給する。1iilj
様の装置がさらに圧縮機3のドラムと有孔鋼板15CO
円錐台形嬌長部との間の円形空間内に冷気流を送〕込み
、この冷気源は同量の再冷エアジェツトの影で鋼板の孔
15A、15B及びISCを介して円1110ポス1@
の三つの面を叩く、勿論例えば分配電9に対しタービン
の帥段又はその分配器からとヤ出され良熱気を送り込む
かわシK、骸分配電9内に導管11aKよって圧縮機か
らとり出される冷気を同時に送p込むことが可能である
。
このためには自動装置が弁12m及び12bを同時Kn
きそしてその各々の吐出量を、分配電9内に形成される
再熱温合気があらかじめ定められえ温度會示すように制
御すれば充分である。
きそしてその各々の吐出量を、分配電9内に形成される
再熱温合気があらかじめ定められえ温度會示すように制
御すれば充分である。
第2図の纏図の右側部分には減速位相についてのカーブ
JO及びPOをあられす、ζO位相はタービンが定常作
動状態にある瞬間tpから紬壕シ、これらのカーブは本
発明に従う温度調整装置が介在しない場合に立ち上がる
ことができる。これらのカーブはカーブJOが瞬間t1
からカーブPOの下側になるような変化をする。とのむ
とは円板1全体が受けゐ熱応力の方向の逆転によって表
現される。第2図O線図は瞬間1.の後にあられれる減
速位相の瞬間tsには円1[1のボスICとりム1aと
の間の温度差JTOが加速位相Aの瞬間t1での差の値
ΔTと逆符号を持つことを示している。また本発明に従
う温度調整装置は負の熱応力JTO(カーブPO及びJ
O)C>振幅を著しく減少させあるいはそれ以上にそれ
らを正に変える(J’l’新たなカーブJ及びP)こと
を可能にすることもわかる。応力の交替性タービン円板
の耐久性にとって轡に有害なので、本発明Klう装置は
この種の円板の耐久性をか&)向上させることを可能に
することが理解されよう。
JO及びPOをあられす、ζO位相はタービンが定常作
動状態にある瞬間tpから紬壕シ、これらのカーブは本
発明に従う温度調整装置が介在しない場合に立ち上がる
ことができる。これらのカーブはカーブJOが瞬間t1
からカーブPOの下側になるような変化をする。とのむ
とは円板1全体が受けゐ熱応力の方向の逆転によって表
現される。第2図O線図は瞬間1.の後にあられれる減
速位相の瞬間tsには円1[1のボスICとりム1aと
の間の温度差JTOが加速位相Aの瞬間t1での差の値
ΔTと逆符号を持つことを示している。また本発明に従
う温度調整装置は負の熱応力JTO(カーブPO及びJ
O)C>振幅を著しく減少させあるいはそれ以上にそれ
らを正に変える(J’l’新たなカーブJ及びP)こと
を可能にすることもわかる。応力の交替性タービン円板
の耐久性にとって轡に有害なので、本発明Klう装置は
この種の円板の耐久性をか&)向上させることを可能に
することが理解されよう。
本発明嫁上記の具体例にのみ限定されず、あらゆる蜜形
を含むことかでtiゐ、いくつかの適用例では円板の九
だ1つの画の近くに取付けられた有孔鋼板を用いてこの
ただ1つの面を温度調整すれば良い。円板の2つOWi
のそれぞれの付近にあられれる熱応力の差がどれなどで
あれ、円板の2りO面又ti危fe1つの面に対する部
分的再熱・再冷作用を調節することが常時可能であって
、その方法は表面熱応力間の前述Oような差が円板のた
わみ又は塵IIAVcよって表われてこないよう、即ち
円板の中央面がタービンの軸に対して厳書に常時―直を
保つようにして行われる。
を含むことかでtiゐ、いくつかの適用例では円板の九
だ1つの画の近くに取付けられた有孔鋼板を用いてこの
ただ1つの面を温度調整すれば良い。円板の2つOWi
のそれぞれの付近にあられれる熱応力の差がどれなどで
あれ、円板の2りO面又ti危fe1つの面に対する部
分的再熱・再冷作用を調節することが常時可能であって
、その方法は表面熱応力間の前述Oような差が円板のた
わみ又は塵IIAVcよって表われてこないよう、即ち
円板の中央面がタービンの軸に対して厳書に常時―直を
保つようにして行われる。
第1IIは本尭明の具体例を示すガスタービン円板の軸
方肉牛平面断面図、 第2図社タービンの加速時と減速時に於ける第1図の円
板の熱応力の変化段階をあられす〆う7であゐ。 1・・・円板、2・・・羽根、3・・・圧縮機ドラム、
4・・・円板中心軸管、5A、5B、10.15A、1
8B。 15C・・・有孔鋼板、lla e llb・・・導管
、12a 、 llb・・・弁、9・・・分配電、14
・・・隔壁。
方肉牛平面断面図、 第2図社タービンの加速時と減速時に於ける第1図の円
板の熱応力の変化段階をあられす〆う7であゐ。 1・・・円板、2・・・羽根、3・・・圧縮機ドラム、
4・・・円板中心軸管、5A、5B、10.15A、1
8B。 15C・・・有孔鋼板、lla e llb・・・導管
、12a 、 llb・・・弁、9・・・分配電、14
・・・隔壁。
Claims (5)
- (1)円板の2つの面の少くとも1面をエアジェツトに
よって叩く九めの手段と、円板の少くとも1面の所定の
区域に・対し僅かな距−に41に円板のりムに対し及び
その厚みのある内情部分KGつで固定され良有孔鋼板と
を含んでお〕、圧縮機又はタービンOfI/i段階Km
いて冷気及び熱気を取り出し各加速位相の蟲初に於いて
は円板のリム方向に冷気を円板の内側厚み部分の方向に
は熱気を、各減速位相の際には誼リム方向に熱気を諌内
側厚み部分方向には冷気を各々対応する有孔鋼板を介し
そ噴射するための抽気切換えを可能ならしめる手□段が
具備されてお)、エア噴射孔O歇、憂配 □及び寸法社
円、IO対応爾の半径方向へ向かう温度勾配を咎作動位
相内で可能なかrb下げるようにして選定されることを
特徴とするガスタービン円板内の熱応力並びに熱膨張を
同時に制御する大めの装置。 - (2)有孔゛鋼IIO少くともいくつかの表面に円板と
相対する分配電が設けられていることを特徴とする特許
請求□の範囲第1項に記載Ota置。 - (3)有孔鋼板の背後に設けられた鋏分配富はほぼ外周
方向に配置された隔壁によって独立した数量に分割され
、これらの室は円板の半径方向に勢間隔に並べられそれ
ぞれ異なる温度の空気流を供給されることを特徴とする
特許請求の範囲92項に記載の装置。 - (4)少くとも1枚の固定有孔鋼板が円板のりムの各面
と相対して堆付けられることを特徴とする特許請求の範
囲・第1項乃至第3項のいずれかに記載の装置。 - (5)諌円板の内側ボス部をと)囲む有孔鋼板はζ0円
11FK固定されるようKして取付けることができ、咳
有孔鋼板紘圧縮機の胴部と円板の穴を貫く中心軸管との
間の間隙から斃すゐ気流を供給されることができること
を特徴とする特許請求の範囲第1項乃至第4項のいずれ
かに記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8119293A FR2514408B1 (fr) | 1981-10-14 | 1981-10-14 | Dispositif pour controler les dilatations et les contraintes thermiques dans un disque de turbine a gaz |
| FR8119293 | 1981-10-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5877102A true JPS5877102A (ja) | 1983-05-10 |
| JPH0159413B2 JPH0159413B2 (ja) | 1989-12-18 |
Family
ID=9263017
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57178961A Granted JPS5877102A (ja) | 1981-10-14 | 1982-10-12 | ガスタ−ビン円板内の熱応力及び熱膨張を同時に制御するための装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4741153A (ja) |
| EP (1) | EP0077265B1 (ja) |
| JP (1) | JPS5877102A (ja) |
| DE (1) | DE3263290D1 (ja) |
| FR (1) | FR2514408B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01138302A (ja) * | 1987-11-25 | 1989-05-31 | Hitachi Ltd | ガスタービンロータ |
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| US4869640A (en) * | 1988-09-16 | 1989-09-26 | United Technologies Corporation | Controlled temperature rotating seal |
| US5054996A (en) * | 1990-07-27 | 1991-10-08 | General Electric Company | Thermal linear actuator for rotor air flow control in a gas turbine |
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| US6981841B2 (en) | 2003-11-20 | 2006-01-03 | General Electric Company | Triple circuit turbine cooling |
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| US7926289B2 (en) * | 2006-11-10 | 2011-04-19 | General Electric Company | Dual interstage cooled engine |
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| US8075247B2 (en) * | 2007-12-21 | 2011-12-13 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Centrifugal impeller with internal heating |
| FR2953251B1 (fr) * | 2009-12-01 | 2011-12-09 | Snecma | Tambour de rotor comprenant une pluralite d'orifices de ventilation pour un refroidissement par impact et moteur comprenant un tel tambour |
| FR2960020B1 (fr) * | 2010-05-11 | 2014-04-25 | Snecma | Dispositif et procede de refroidissement de disques de rotor d'une turbomachine |
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| GB201103890D0 (en) | 2011-03-08 | 2011-04-20 | Rolls Royce Plc | Gas turbine engine swirled cooling air |
| CN102787868A (zh) * | 2012-06-27 | 2012-11-21 | 北京航空航天大学 | 一种基于主动温度梯度控制航空发动机涡轮盘应力的方法 |
| CN103046964B (zh) * | 2012-06-27 | 2015-12-09 | 北京航空航天大学 | 一种基于主动温度梯度控制应力的航空发动机涡轮盘 |
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| US9797310B2 (en) | 2015-04-02 | 2017-10-24 | General Electric Company | Heat pipe temperature management system for a turbomachine |
| US20160290234A1 (en) * | 2015-04-02 | 2016-10-06 | General Electric Company | Heat pipe temperature management system for wheels and buckets in a turbomachine |
| EP3124742B1 (de) * | 2015-07-28 | 2018-11-07 | MTU Aero Engines GmbH | Gasturbine |
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| US11525400B2 (en) | 2020-07-08 | 2022-12-13 | General Electric Company | System for rotor assembly thermal gradient reduction |
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| US2973937A (en) * | 1958-03-31 | 1961-03-07 | Gen Electric | Cooling structure |
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